化學(xué)工程與工藝-年產(chǎn)12萬(wàn)噸合成氨變換工段工藝設(shè)計(jì)[1]-展示頁(yè)
2025-08-03 17:17本頁(yè)面
【正文】 2N2CH4ArH2O合計(jì)含量％100M3(標(biāo))Kmol已知條件：所以進(jìn)中變爐二段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4Ar合計(jì)含量％100M3(標(biāo))Kmol：（總轉(zhuǎn)化率）所以在CO的變化量為：=(標(biāo))= kmol在中變爐二段催化床層的轉(zhuǎn)化的CO的量為：()= M3(標(biāo))=出中變爐二段催化床層的CO的量為：=(標(biāo))= 故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的CO2的量為：+= (標(biāo))= kmol故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的H2的量為：+= 1955M3(標(biāo))= kmol所以在二段催化床層反應(yīng)后的變換氣總量： V總（干）=++1955+++=(標(biāo)) =所以出中變爐二段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4Ar合計(jì)含量％100M3(標(biāo))1955kmol故在二段催化床層反應(yīng)后剩余的H2O的量為：= (標(biāo))=故出中變爐二段催化床層的變換氣濕組分中CO的含量：CO％= =%同理得：CO2％= =%H2％= =% N2％= =%CH4％= =% H2O％= =% Ar％= =%所以出中變爐的濕組分：組 分CO2COH2N2CH4H2OAr合計(jì)含量％100M3(標(biāo))19551348．47Kmol對(duì)出中變爐二段催化床層的變換氣溫度進(jìn)行估算：根據(jù)：Kp= （H2％CO2％）/（H2O％CO％）計(jì)算得Kp=查《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》知當(dāng)Kp==432℃設(shè)平均溫距為42℃，則出中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：432℃42℃=390℃．中變爐二段催化床層的熱量衡算：以知條件：進(jìn)中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：380℃ 出中變爐二段催化床層的變換氣溫度為：390℃變換氣反應(yīng)放熱Q1:計(jì)算變換氣中各組分的生成焓，原理與計(jì)算一段床層一樣?！鱄=（∑niHi）始－（∑niHi）末 (52) 式中 : △H ——過(guò)程熱效應(yīng)，其值為正數(shù)時(shí)為放熱，為負(fù)數(shù)時(shí)系統(tǒng)為吸熱，單位：kcal；（）。根據(jù)《小合成氨廠工藝技術(shù)與設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知為簡(jiǎn)化計(jì)算，擬采用統(tǒng)一基準(zhǔn)焓（或稱(chēng)生成焓）計(jì)算。E1=，E2= kJ/mol。中變的平均溫距為424℃390℃=34℃根據(jù)《合成氨工藝與節(jié)能 》可知中溫變換的平均溫距為：30℃到50℃，中變的平均溫距合理，故取的H2O/CO可用。進(jìn)中變爐干氣壓力。蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 物料與熱量衡算已知條件：組 分CO2COH2N2ArCH4合計(jì)含量 ％ 100計(jì)算基準(zhǔn)：1噸氨 計(jì)算生產(chǎn)1噸氨需要的變換氣量：（1000/17）（2）= M3(標(biāo))因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中物料可能會(huì)有損失，因此變換氣量取3000 M3(標(biāo))年產(chǎn)10萬(wàn)噸合成氨生產(chǎn)能力（一年連續(xù)生產(chǎn)300天）：日生產(chǎn)量：100000/300=要求出低變爐的變換氣干組分中CO％％。進(jìn)中變爐的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2ArCH4合計(jì)含量，％100M3(標(biāo))3000kmol假設(shè)進(jìn)中變爐的變換氣溫度為370℃，取變化氣出爐與入爐的溫差為20℃，出爐的變換氣溫度為390℃。P=.1．水氣比的確定：考慮到是天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化來(lái)的原料氣，所以取H2O/CO=故V（水）==(標(biāo)) ，n(水)=因此進(jìn)中變爐的變換氣濕組分組 分CO2COH2N2ArCH4H2O合計(jì)含量％100M3(標(biāo))1531kmol41 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)假定濕轉(zhuǎn)化氣為100mol，％，％，故根據(jù)變換反應(yīng)：CO+H2O＝H2+CO2，則CO的實(shí)際變換率公式為：Xp％=100 （21） 式中、分別為原料及變換氣中CO的摩爾分率（濕基）所以：Xp ==％則反應(yīng)掉的CO的量為：％=則反應(yīng)后的各組分的量分別為： H2O％=％％=27％CO％=％ ％=％H2％ =％+％=％CO2％=％+％=％中變爐出口的平衡常數(shù)：Kp= （H2％CO2％）/（H2O％CO％）=查得Kp=℃。根據(jù)H2O/CO=XP=100％ V=KPABCDq=U=KP（A+B）+（C+D）W=KP1其中A、B、C、D分別代表CO、H2O、CO2及H2的起始濃度計(jì)算結(jié)果列于下表：T300 320 340 360 380400T573593613633653673XpT 420 440 460T693713733Xp中變爐催化劑平衡曲線如下：由于中變爐選用QCS01型催化劑，最適宜溫度曲線由式 進(jìn)行計(jì)算。最適宜溫度計(jì)算結(jié)果列于下表中：XpT573593613633653673T272290308326344362 XpT693713733T380397414將以上數(shù)據(jù)作圖即得最適宜溫度曲線如下圖：已知條件：進(jìn)中變爐一段催化床層的變換氣的溫度為370℃進(jìn)中變爐一段催化床層的變換氣濕組分：組 分CO2COH2N2ArCH4H2O合計(jì)含量％100M3(標(biāo))kmol 中變爐一段催化床層的物料衡算假設(shè)CO在一段催化床層的實(shí)際變換率為60％故在一段催化床層反應(yīng)掉的CO的量為：60％= M3(標(biāo)) =出一段催化床層的CO的量為：= M3(標(biāo))=故在一段催化床層反應(yīng)后剩余的H2的量為：+=(標(biāo))=故在一段催化床層反應(yīng)后剩余的CO2的量為：+= M3(標(biāo))=故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分的體積：V總（干）=+++++= M3(標(biāo))故出中變爐一段催化床層的變換氣干組分中CO的含量：CO％==%同理得：CO2％==%H2％==%Ar％==% N2％==%CH4％==%所以出中變爐一段催化床層的變換氣干組分：組 分CO2COH2N2CH4Ar合計(jì)含量％100M3(標(biāo))Kmol剩余的H2O的量為：= M3(標(biāo))=故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分的體積：V總（濕）=+= M3(標(biāo))=故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組分中H2O的含量 H2O％= =%故出中變爐一段催化床層的變換氣濕組
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